بخشی از مقاله
بررسی و مقایسه مقاومت فشاری و کششی خشت با استفاده ازنتایج آزمایشگاهی
چکیده
با توجه به این که در روستاها و شهرهای کوچک، مردم به دنبال این بوده اند که ساختمان هایی با تعداد طبقات کمتر بسازند و با کاهش هزینه به مسکن دلخواه خود برسند، از این رو ساختمان هایی با مصالح بنایی از قبیل خشت مورد استفاده روز افزون قرار گرفته است. همچنین خشت می تواند یکی از مناسب ترین مصالح با توجه به ویژگی هایش برای شرایط اقلیمی در کشور ایران باشد. آئین نامه 2800 استفاده از خشت و گل را به علت ضعف مصالح و مقاومت اندک آنها در برابر زلزله منع کرده است. هم چنین پیچیدگی رفتار سازه های مصالح بنایی مانع از آن بوده است که روش های جامعی برای تحلیل خواص مکانیکی آنها بوجود آید. در این تحقیق با انجام آزمایشات متعدد خواص مکانیکی خشت تعیین خواهد گردید. برای نیل به این هدف آزمایش های مقاومت های فشاری، کششی برای خشت خام نیز صورت می گیرد. در این تحقیق 200 عدد خشت 20 20 5 سانتی متری تحت آزمایش قرار می گیرد تا خواص مکانیکی مد نظر برای مصالح خشتی مشخص شود. با توجه به نتایج حاصل از آزمایش ها مشخص شد که مقاومت مصالح خشتی به تراکم خشت، صاف بودن سطح خشت، میزان آب مصرفی در خشت و خواص مکانیکی خاک رس وابسته است بر اساس نتایج آزمایشات این تحقیق، مقادیر مقاومت فشاری، مقاومت کششی برای مصالح خشتی پیشنهاد گردیده است تا در مطالعات عددی برای بررسی رفتار ساختمان های تاریخی و خشتی مورد استفاده محققین قرار گیرد.
کلمات کلیدی: خاک رس، خشت خام، مقاومت فشاری، مقاومت کششی.
مقدمه
آیین نامه 2800 ایران استفاده از خشت و گل را به علت ضعف مصالح و مقاومت اندک آنها در برابر نیروهای ناشی از زلزله منع کرده و تصریح می نماید که باید از احداث بنا با این مصالح خودداری نمود، ولی در ادامه بیان می دارد که چنانچه در نواحی دور دست که فراهم آوردن مصالح مقاوم گران تمام شده و ضرورتاً باید اینگونه ساختمان ها ساخته شوند، باید مطابق دستورالعمل های ویژه ای و با به کار گیری عناصر مقاوم چوبی، فلزی، بتنی و یا ترکیبی از آنها طوری تقویت شوند که در برابر زمین لرزه به طور نسبی حائز ایمنی گردند .[1]
با توجه به اینکه درصد زیادی از مساحت ایران را مناطق گرم و خشک و کویری تشکیل داده است، موضوع حذف خشت و بناهای خشتی به عنوان ابزار مناسب جهت زندگی در محیط های گرم و خشک برخلاف آنچه که مهندسین سازه با آن موافق هستند، روش درست و مناسبی به نظر نمی آید، چون ما در دنیایی زندگی می کنیم که روز به روز در حال توسعه و پیشرفت می باشد و می بایست امروزه استحکام بخشی و ساخت بناهای خشتی به روش های نوین عملیاتی شود. با تأملی در معماری کویری به این نتیجه خواهیم رسید که خشت جزء لاینفک آن به حساب می آید. مردمان مناطق کویری مانند یزد از خشت در صنعت ساختمان سازی استفاده می کردند و خانه هایی با دیوارهای قطور و خشتی بنا می نمودند که به عنوان عایق حرارتی و برودتی نیز عمل می کرده بطوری که در تابستان هوایی مطبوع و در زمستان هوایی گرم به همراه داشت. بنابراین این گونه ساختمان ها مختص آب و هوای گرم و خشک کویری می باشند.
محاسن و معایب بناهای خشتی و گلی را می توان بشرح زیر دسته بندی نمود: الف) محاسن: برخی از محاسن ساختمان های خشتی عبارتند از:
· یکپارچگی بلوک و ملات: خشت و ملات آن اکثراً خاک رس و یا ملات خاکی بوده که مخلوطی از خاک و ماسه می باشد که با خشتپیوند جالبی را به وجود می آورد. بدیهی است اگر گرد و غبار نشسته بر سطوح خشت کاملاً گرفته شود و در موقع کار با پارچه خیس کف مال و مرطوب گردد، سپس با ملات ورزیده با ضربه زدن به کار رود، اسلکتی خشتی با قامتی یکپارچه به وجود می آید. به علت ترکیب اجزا و ضخامت دیوارهای خشتی بنا دارای مقاومتی ویژه می گردد که اتکا و درگیری عضوها در یکدیگر موجب می شود که اینگونه بناها تا حدی در برابر زلزله های خفیف مقاوم باشند.
· از وجود خشت بیشتر در مناطق گرمسیری و کویری استفاده می گردد و به علت عدم رطوبت در زمین های خشک، بناهای خشتی نزدیک به هزار سال با قامتی استوار پای بر جا مانده است (شکل.(1
شکل:1 بنای خشتی طاق کسری
· عایق حرارت: به علت قطور بودن دیوارها و در مواردی پوشش های عایق حرارتی و برودتی به وجود می آید. از این روی استفاده از خشت در اقلیم های گرم و کویری مورد توجه میباشد و به همین علت است که زندگی طاقت فرسا را در تابستان های گرم و زمستان های خشک و سرد ممکن می سازد. قابل توجه می باشد که مصالح امروزی هرگز نتوانسته است مشکل گرما و سرمای کویر را حل کرده و جایگزین خشت گردد.
· عدم نیاز به آزمایشگاه ویژه برای تعمیر و بازسازی سازه های خشتی
· عدم نیاز به تکنولوژی و مهارت بالا برای تولید آجر و سازه
· عایق صوت 4]و[3
· مصالح ارزان و همه جا در دسترس و غیر قابل اشتعال و قابل بازیافت
· جذابیت معماری
ب) معایب: برخی از معایب ساختمان های خشتی عبارتند از:
· رفتار ضعیف سازه های خشتی در برابر زمین لرزه
· محدودیت های سازه
· نیاز به تعمیر و نگهداری بالا
· مهارت های خاص برای گچکاری
· نیاز به ضخامت بالای دیوار
· فقط مناسب ساخت و ساز درجا
· وزن زیاد
· کم دوام در مقابل حمل و نقل
· ضعف ناشی از ناهمگونی ابعاد
خشت (خشت خام) گل ورز داده شده ای است که سپس شکل گرفته و خشک شده است. خشت در هزاره چهارم قبل از میلاد، به صورت دست ساز و معمولاً با شکل های نامنظم مانند سیگار برگ تهیه می شده است.
انواع خشت را از لحاظ عمل آور ساخت می توان به خشت خام و پخته تقسیم بندی نمودخشت. ها معمولاً به اشکال مکعب مستطیلی ساخته می شوند . حجم معمول آنها (20 20 5) سانتیمتر مکعب می باشد. نصف یک خشت را یک زاو و یا همان آجر گویند. یک چهارم یک خشت را نیز یک نیمه می نامند .[2]
روش تحقیق
تعیین مقاومت فشاری خشت خام
هدف از این آزمایش، تعیین مقاومت فشاری در خشت خام خشک شده ای است که برای مصارف عمومی بنایی استفاده می شود.نتایج حاصل از آن می تواند در مقایسه مقاومت فشاری خشت ها، بدون در نظر گرفتن ابعاد و اندازه آن ها به ما کمک کند.
روش آزمایش بدین ترتیب است که یک خشت خشک را از طرف سطح بزرگ زیر دستگاه پرس تحت فشار ساده قرار می دهیم تا زمانی که خشت خرد شوند.
خشت در جهتی که زیر دستگاه پرس قرار گرفته اند خرد می شود. این شکستگی بر اثر جابجایی جک می باشد که به طور یکنواخت حرکت کرده و نیرویی افزایشی و یا صعودی را بر روی آن وارد می کند.
شکستن زمانی پایان یافته تلقی خواهد شد که قطعات خشت کاملاً از هم جدا شده باشند و در این حالت مقاومت فشاری خشت قابل محاسبه خواهد بود.
برای اجتناب از مشکلات احتمالی ایجاد شده توسط نقاط سخت داخل خشت ها، در هر دو طرف سطح نمونه خمیر سیمان و یا ورقه مقوا و یا تخته سه لا و یا صفحه فلزی قرار داده می شود. حداقل ارتفاع بلوک خشت برای این آزمایش باید 5 سانتی متر باشد.
خشت ها باید دارای ساختاری یکنواخت بوده و فاقد هرگونه ترک مرئی به چشم غیر مسلح باشند.
-آزمایش مقاومت فشاری بر روی خشت کاملاً خشک انجام می شود. خشت در گرم کن با حرارتی برابر با 40 درجه سانتی گراد قرار گرفته تا زمانی که جرم آن ثابت شود (زمانی جرم ثابت فرض می شود که وزن خشت با فاصله زمانی 24 ساعت، تفاوت زمانی کمتر از % 0/1 نشان دهد.)
- خشت را از گرم کن خارج کرده و 2 ساعت رها می شود.
- تمام سطوح آن به دقت از گرد و خاک و چیزهایی که به آن چسبیده است تمیز می شود.
- خشت های برداشته شده از محل تولید باید وزن حجمی مشابهی داشته باشند و حداکثر اختلاف وزن حجمی قابل اغماض جهت خشت های تولیدی در یک مرحله کاری ، نباید از %1 تجاوز کند.
در این آزمایش جهت محاسبه مدول الاستیسیته ، به مقدار جابجایی خشت در هنگام افزایش نیروی فشاری جک، نیاز است.برای بدست آوردن مقدار جابجایی از یک گیج دیجیتالی و 2 عدد صفحه فلزی استفاده می شود به طوری که گیج به میلگرد هایی که به یک صفحه فلزی متصل و از صفحه فلزی دیگر عبور کرده است را متصل کرده و مجموعه مورد آزمایش بین صفحات جک طوری قرار داده که در مرکز آن ها واقع گردد بدین ترنیب که مرکز هندسی سطح تماس ورقه روی خشت ها با اختلاف حداکثر .....میلی متربا محور جک منطبق شود.با اندازه گیری دقیق فاصله جک از چهار لبه های نمونه مورد آزمایش، اطمینان حاصل نمایید که مجموعه در مرکز قرار دارد.
اعمال بار به صورت پیوسته با سرعت ثابت 0,02 کیلونیوتن بر ثانیه و با افزایشی حدود 0,15 تا 0,25 مگاپاسکال بر ثانیه بدون وارد کردن ضربه ناگهانی باشد.اعمال نیرو تا شکستن کامل نمونه ادامه پیدا کند و حداکثر نیروی وارد شده به نمونه ثبت شود، سپس با استفاده از 2 عدد دوربین تصاویر مقدار جابجایی را افزایش نیرو ضبط می گردد 5]و.[6
محاسبات
شکل:2 نحوه انجام آزمایش مقاومت فشاری و مقدار جابجایی خشت
مقاومت فشاری بلوک از رابطه مقابل محاسبه می شود:
: F ماکزیمم بار تحمل شده توسط خشت به کیلو نیوتن
